Prof. Dr. Niyazi MERİÇ
Ankara Üniversitesi
Nükleer Bilimler Enstitüsü
Proton (pozitiv yük)
Nötron (yüksüz)
Elektron (negativ
yük)
ÇEKİRDEKTE PROTONUN SAYISI NÖTRONA EŞİTSE ATOM
GENELDE KARARLIDIR
Atom (Isotope)
Protons
Neutrons
Kararlı Karbon
6
6
Kararlı Nitrojen
7
7
Kararlı Oksijen
8
8
Karbon 14
6
8
Prof. Dr. Niyazi MERİÇ
Proton sayısı (atom numarası) değişiyor
14
6
14
7
Yarılanma süresi
5,730 yıl
234
90
238
92
234
91
4.5 milyar yıl
24.1 Gün
6.69 Saat
238
92
234
90
Z = 92
N = 146
A = 238
Z = 90
N = 144
Alfa (
) Parçalanması
Alfa (
), Beta (
), Gama (
)
DOĞAL SERİLER
RADON
GAZI
RADYASYON DOZU
1. Aktivite: Verilen bir zaman içersindeki parçalanma sayısı
Radyoaktif Çekirdek
Saniyede bir parçalanma
Becquerel
1 parçalanma / saniye
Curie
Radyoaktif ÇekirdekSaf Radyumun 1
gramının aktivitesi
Saniyede 3.7 x 10
10Parçalanma
mCi = 10
-3Ci
Ci = 10
-6Ci
2. Soğurulan Doz:
vücut dokusu içersinde özel bir
noktada soğurulan radyasyon enerjisinin miktarı
Kütlesi
Maddenin
Sogurulan
Enerji
Biriken
M
E
=
D
T 1800 gr 1200 grToplam doz ( 600 gr rad )
D
T= 0.33 Rad
DT= 0.5 Rad•
Gray :
Maddenin 1 kilogramına 1
joule’lük enerji veren radyasyon miktarı
•
Rad :
Maddenin 1 gramına 100 erglik
enerji veren radyasyon miktarı
1 rad = 100 erg/gr
1 Gy = 1 J/kg
= 100 Rad.
Prof. Dr. Niyazi MERİÇ
3. Eşdeğer Doz: Rölatif Biyolojik Etkinlik (RBE)
1800 gr 1200 gr
Toplam doz ( 600 gr rad )
Q , , ,
H
T
= Q x D
T
•Sievert (Sv)
•rem
1 rem = 0.01 Sv
DOĞAL ( BACKGROUND) RADYASYON
1.
Yeryüzünün oluşumunda var olan
Radyoaktif kaynaklar nedeni ile oluşan
Radyasyon
2.
Uzaydan Dünyaya ulaşan kozmik Işınlar
Yeryüzünün oluşumunda var olan
Radyoaktiv kaynaklar
Çekirdek
Symbol
Yarı-Ömrü
Natural Activity
Uranyum 235
235U
7.04 x 10
8yr
Tüm Doğal Uranyumun 0.72%
Uranyum 238
238U
4.47 x 10
9yr
Tüm Doğal Uranyumların 99.2745%;
0.5 ile 4.7 ppm, kayalarda
Toryum 232
232Th
1.41 x 10
10yr
1.6 ile 20 ppm, kayalarda
Radyum 226
226Ra
1.60 x 10
3yr
0.42 pCi/g (16 Bq/kg) kireçtaşlarında ve
1.3 pCi/g (48 Bq/kg) volkanik kayalarda
Radon 222
222Rn
3.82 days
Soy gaz; Amerikada yıllık ortalama 0.016 pCi/L
(0.6 Bq/m
3) ile 0.75 pCi/L (28 Bq/m
3)
Potasyum 40
40K
1.28 x 10
9yr
Toprak - 1-30 pCi/g (0.037-1.1 Bq/g)
Doğal Radyoaktif maddeler az da olsa insan vücudunda vardır. Bunları yediğimiz
yiyeceklerden alırız. İçerden insanın ışınlanmasına katkıda bulunan en önemli
çekirdekler ise Potasyum-40 ve Carbon-14 izotoplarıdır.
Prof. Dr. Niyazi MERİÇ 15Yiyecekler
Her yiyecek bir miktar radyoaktiviteye sahiptir. Yiyeceklerdeki temel radyoaktivite
kaynakları potassium-40 (
40K), radium-226 (
226Ra) ve uranium-238 (
238U) ‘dir.. Tabloda
yiyeceklerdeki
40K ve
226Ra oranları görülmektedir.
Yiyeceklerdeki Doğal Radyasyon (P
icoCi = 10
-12x 3.7 x 10
10= 0.037 Bq = 37mBq
Yiyecek
40K
pCi/kg
226Ra
pCi/kg
Muz
3,520
1
Fındık
5,600
1,000-7,000
Havuç
3,400
0.6-2
Patates
3,400
1-2.5
Bira
390
---Kırmızı et
3,000
0.5
Kurufasulye
4,640
2-5
İçme suyu
---
0-0.17
Prof. Dr. Niyazi MERİÇ
Yapı malzemellerindeki doğal Radyoaktivite
Her noktada radyoaktivite olduğu gibi modern yapılarda bina içinde de bir
radyoaktivite vardır. Bu malzemeler içerisinde en çok uranyum, thoryum ve
potasyum bulunmaktadır.
Material Uranium Thorium Potassium
ppm mBq/g (pCi/g) ppm mBq/g (pCi/g) % mBq/g (pCi/g)
Granit 4.7 63 (1.7) 2 8 (0.22) 4.0 1184 (32)
Zımpara Taşı 0.45 6 (0.2) 1.7 7 (0.19) 1.4 414 (11.2)
Çimento 3.4 46 (1.2) 5.1 21 (0.57) 0.8 237 (6.4)
Kireçtaşı betonu 2.3 31 (0.8) 2.1 8.5 (0.23) 0.3 89 (2.4)
Zımpara taşı betonu 0.8 11 (0.3) 2.1 8.5 (0.23) 1.3 385 (10.4)
Kuru Duvar Tahtası 1.0 14 (0.4) 3 12 (0.32) 0.3 89 (2.4)
Alçı Taşı 13.7 186 (5.0) 16.1 66 (1.78) 0.02 5.9 (0.2)
Doğal Alçı Taşı 1.1 15 (0.4) 1.8 7.4 (0.2) 0.5 148 (4)
Ağaç - - - - 11.3 3330 (90)
Kil Tuğla 8.2 111 (3) 10.8 44 (1.2) 2.3 666 (18)
Prof. Dr. Niyazi MERİÇ
İnsan yapımı çekirdekler
Çekirdek Symbol Yarı-Ömür Kaynak
Trityum 3H 12.3 yıl fissionreactörlerinden
İyot 131 131I 8.04 gün fissionrectörlerinden , tiroid hastalıkları teşhis ve tedavisinde kullanılmaktadır.
İyot 129 129I 1.57 x 107 yıl fissionreactörlerinden
Sezyum 137 137Cs 30.17yıl fissionreactörlerinden
Stronsiyum 90 90Sr 28.78yıl fission reactörlerinden
Teknesyum 99m
99mTc 6.01 saat 99Mo ürünüdür. Medikal teşhislerde önemli bir radyoektif materyaldir.
Plütonyum 239 239Pu 2.41 x 104 yıl 238U ‘in nötron bombardımanında kullanılmaktadır. ( 238U + n--> 239U--> 239Np +ß--> 239Pu+ß)
Teşhis x-ışınları(20μSv-40mSv),
Nükleer Tıp(5μSv- 1mSv),
•İnsan var olduğu süreden beri doğal radyoaktivitenin etkisi altındadır.
•Yürürken , Nefes alırken, Yiyeceklerle ve güneş sisteminden kaynaklanan radyoaktivite
insanları etkiler.
•Dünya uzay boşluğunda radyoaktif ışınımın etkisindedir. Dünya insanlarının yıllık aldıkları
radyasyon dozunun %82’si doğal kaynaklıdır.
•National Council on Radiation Protection and Measurement (NCRP 93) tarafından yapılan
çalışmalarda alınan dozun dağılımı saptanmıştır. Buna göre
Yıllık alınan radyasyon dozu:
KAYNAK (mSv/yıl)DOSE TOPLAMDAKİ
ORANI Doğal Radon 2.0 55% Kozmik 0.27 8% Topraktan 0.28 8% İç (yediklerimizden)) 0.39 11% Toplam Doğal 3 82% Yapay Medikal X ray 0.39 11% Nücleer Tıp 0.14 4% Diğer 0.1 3% Diğer DOSE (mSv/yr) TOPLAMDAKİ ORANI Mesleki <0.01 <0.3 Nükleer yakıt artıklarından <0.01 <0.03 Radyoaktif serpintilerden <0.01 <0.03 Diğer kaynaklardan <0.01 <0.03 Toplam Yapay 0.63 18% Toplam Yapay ve Doğal 3.6 100%
Prof. Dr. Niyazi MERİÇ
Alfa veya Beta parçacıklarının madde ile etkileşmesi
a) Uyarma
b) İyonlama
Gama ışınlarının madde ile etkileşmesi
a) Fotoelektrik olay
b) Compton olayı
c) Çift Oluşum
KAYNAK
Hücresel Organizasyon
Radyasyonun DNA ya Potansiyel
Zararı
1Gy lik Radyasyon dozu her hücrede 60-70 cift zincir ve 1000 tek zincir kırıkları
üretebilir. Basit tek ya da cift zincir kırıkları hücre ölümünden sorumludur.
Prof. Dr. Niyazi MERİÇ
Hücre Tamiri
Dönüşüm
Normal Onarım
Eski hale dönüş
Hatalı Onarım
Ya hiç üreme yok
Yada kontrolsuz çoğalma
Kanserli Hücre
Radyasyon Yanığı
H
2O
H
2O
+
e
-H
+
H
2O
2OH
o
HO
2OH
-
H
o
H
2Su
Radyasyon Sonucu Hücre
İçersindeki Suyun Ayrışması
Gelen
Radyasyon
İnsan Vücudundaki En Bol Molekül: Su
Radyasyonun Dolaylı Etkisi
•
Fiziksel Olay:
Radyasyonun enerjisini hücrenin atom ve moleküllerine aktararak
iyonlaşma veya uyarmanın meydana gelmesi olayıdır.
İyonlayıcı Radyasyon + H
2O ――→ H
2O
++ e
-Meydana gelen elektronlar su molekülleri ile birleşir ve H2O-iyonunu oluşturur.
H
2O + e
-――→ H
2O
-•
Fiziko-Kimyasal Olay:
Fiziksel olayda ortaya çıkan birincil ürünlerin, hücre içersinde ikincil
ürün olan
serbest radikallerin
ortaya çıkmasına sebeb olması olayıdır.
Kimyasal olarak çok reaktif olan bu
serbest radikaller
hücrenin
moleküllerinde parçalanmalara yol açar.
H
2O
+――→ H
++ ●OH
H
2O
-――→ ● H + OH
• Kimyasal Olay:
Fiziko-kimyasal olayda ortaya çıkan
serbest radikallerin
hem kendi
aralarında hemde hücrenin daha evvel etkileşmeye girmemiş molekülleri
arasında kimyasal reaksiyonlara yol açarak biyomoleküler bozukluklara
yol açması olayıdır.
●H + ●H ――→ H
2●H + ●OH ――→ H
2O
●OH + ●OH ――→ H
2O
2• Biyolojik Olay:
Organizmada radyasyon etkisiyle oluşan olaylar sonuçta biyolojik hasarın
ortaya çıkmasına yol açar. Bu biyolojik hasar, hücrenin organizmadaki
önemine ve hasarın niteliğine göre çok az veya öldürücü olabilir. ( BH:
Biyolojik molekül )
BH + ●H ――→ B + H
2BH + ●OH ――→ B + H
2O
• Bu olaylarda biyolojik moleküllerde hasarın meydana gelmesi radikaller
aracılığı ile olduğundan bu etkiye
Radyasyonun dolaylı etkisi
denilir.
SERBEST RADİKAL
NEDİR?
• Kuantum kimyasına göre ancak iki elektron bir bağın yapısına
girebilir. Ayrıca iki elekronun ters dönüş doğrultusunda olması
gerekir. Yani yukarıya doğru dönen bir elektronun eşi aşağıya
doğru dönen bir elektrondur. Elektron çiftleri oldukça
kararlıdır ve insan vücudunun neredeyse tüm elektronları
elektron çifti halinde bulunur.
• Bir bağ koptuğunda elektronlar ya birlikte kalır (ikisi de bir
atoma katılır) ya da ayrılırlar (biri bir atoma, diğeri diğerine).
Eğer birlikte kalırlarsa oluşan atom bir iyon olur, eğer
ayrılırlarsa da
serbest radikaller
oluşur. Bu eşleşmemiş
elektronlar yüksek enerjilidir ve eşleşmiş elektronları ayırıp
işlerine engel olurlar. Bu işlem serbest radikalleri hem tehlikeli
hem kullanışlı yapar.
• DETERMİNİSTİK ETKİLER
• Işınlama dozunun, vücudun herhangi bir doku veya organında
fonksiyon bozukluğuna neden olacak miktarda hücre ölümü
meydana getirmesi sonucunda ortaya çıkan etkilerdir.
• Bazı kişiler aldıkları dozlardan dolayı patolojik durumlara
yaklaşmış olmakla birlikte doz eşik değere ulaşmadığından
hiçbir etki gözlenmeyecektir. Ancak o kişi tarafından alınacak
küçük bir doz bu etkinin gözlenmesi için yeterli olabilecektir.
• STOKASTİK ETKİLER
• Bir eşik değer olmaksızın radyasyon dozunun fonksiyonu
olarak ortaya çıkması olası etkilerdir.
• Bu etki rasgele ortaya çıkacak bir olaydır. Çünkü bazı kişiler
radyasyona karşı daha duyarlı olabilecekleri gibi bazı
kişilerinde genetik hassasiyetleri daha fazladır.
RADYASYON KORUNMASINA ESAS TEŞKİL EDEN
BİYOLOJİK OLAYLAR
IŞINLAMA
ETKİLER
BEDENSEL ETKİLER
Işınlanan bireylerde aşağıdaki etkilerden biri
ortaya çıkabilir
KALITSAL ETKİLER
Işınlanan bireylerde belirli bir etki
görülmediği
halde
gelecek
kuşaklarda ortaya çıkabilir
STOKASTİK
Işınlanan
toplumda
istatistiksel
sıklıkta
ortaya çıkan etkiler
DETERMİNİSTİK
Işınlanma bir eşik değeri
geçtiğinde ortaya çıkan
etkiler
STOKASTİK
Işınlanan
bireylerin
gelecek
kuşaklarında ortaya çıkması olası
etkiler
Örnek:
gen mutasyonu
Örnek: Kanser olma
Örnek: Katarakt
ICRP ‘nin Tavsiye Etdiği Bir Yıllık Doz
Limitleri
Mesleki
Halk
Tüm vücut
20 mSv
1 mSv
Göz Merceği
150 mSv
15 mSv
Cilt
500 mSv
50 mSv
El ve Ayaklar
500 mSv
—
1 mSv = 10
-3
Sv
RADYASYONUN DETERMİNİSTİK ETKİLERİ
Soğurulan
Doz (Sv)
Biyolojik Etkiler
0.00 – 0.25 Gözlenebilir bir hasar yok
0.25 - 0.50 Kanda hafif değişiklikler ile gecikmis etkiler olabilir.Sağlıklı kişide ciddi hasar olasılığı çok azdır.
0.50 – 1.00 Mide bulantısı ve kusma. Kanda daha sonra iyileşen değişiklikler olur.Normal yaşam süresinde kısalma olasılığı vardır.
1.00 – 2.00 24 saat içersinde bulantı ve kusma, belirtisiz bir haftadan sonra saç dökülmesi,ishal,kan tablosunda orta derecede değişiklikler görülür. Kan
yapan organlar dışında birkaç haftada iyileşme mümkündür.
2.00 – 4.00 1-2 saat içersinde mide bulantısı ve kusma, iç kanama, ağız ve boğazda ciddi enfeksiyonla birlikte kan tablosunda değişiklikler, saç dökülmesi, ishal ve hızlı lilo kaybı olup 2-6 hafta içersinde bazı ölümler. Sonuç olarak ışınlananların %50 sinde ölüm olasılığı vardır.
4.00 – 6.00 Bir saat içersinde bulantı ve kusma, 1 hafta sonunda ishal, ağız ve boğazda enfeksiyon, ateş, iç kanama, saç dökülmesi, kan tablosunda ciddi değişiklikler, hızla zayıflama ve ışınlananların %80-100 ünün 2 ay içinde ölümü, sağ
kalanların çok uzun sürede iyileşmesi.